超声波采油项目计划书.doc

超声波采油项目计划书 石油和天然气是世界能源最重要的组成部分，各国的科学家在为实现其高产、稳产进行着努力探索。 地层改造是最有效的增产措施之一，其中最常用的改造方法有酸化和压裂两种，但由于其设备庞大、技术复杂、费用高昂、易于造成油井污染而不能被更普遍地采用。 超声波处理油层是一项用物理方法处理油井而获得增产的新技术，近来发展十分迅速。 早在20世纪50年代，美国就开始了声波采油技术的研究，并且得到了成功和较快的发展。 60年代是声波采油技术的实验研究和现场试行阶段。 美国西佛吉尼亚大学进行了提高原油通过岩层的渗透率的声波方法试验。 实验表明，在声波的作用下，原油通过毛细管的速度显著增加。 并且发现，毛细管越细，超辐射的作用就越大，这些实验的成功，为超声采油技术的发展奠定了理论基础。 在90年代，声波采油技术及采油声学已经形成一门新兴学科。 美、前苏联在这一领域的研究十分活跃，在较大范围内开展声波驱油、解堵、降粘等项目的机理研究和现场试验，均见到了较好的效果。 我国从事超声波采油的研究工作起步较晚，研究规模、水平与国外有一定的差距，但仍取得了相当的进展。 1987年超声波技术研究所提出了用超声波处理油井以求增产原油的构想，并开始大功率超声波地层处理系统的研制，1989年该课题被列入国家火炬计划。 90年代，在大庆、玉门、华北等油田合作支持下，完成了国家级火炬计划项目大功率超声波处理储油地层系统及其声波采油车，使我国成为继美、俄之后，世界上第三个拥有用超声波技术处理油2井的国家。 之后其在与油田密切合作情况下，不断完善处理技术，改进仪器系统，先后完成第一代10kw超声机、第二代的30kw超声机系统，使仪器系统的使用寿命和性能逐步改进，处理油井的增产效果有了更大的提高。 该项目即是引进超声波技术研究所研究最新成果-国家火炬计划成果产品大功率超声波油井作业车系统，在山东东营设立专业油井作业公司，为胜利油田提供先进的声波采油作业服务。 项目名称大功率超声波油井作业系统项目实施东营超声波采油工程技术有限公司（筹建中）公司管理人员配备5人法人代表（总经理）崔建科崔建科男，汉族，中国注册会计师，现年37岁，1973年10月21日生于山东省利津县。 1994年7月毕业于南京机电学校，涉外财务会计专业，中专学历。 1994年7月1996年5月，胜利油田孤东采油厂采油一矿，任财务会计。 1996年5月xx年9月，孤东采油厂东方实业公司，财务部会计。 其间，完成了会计学专业自学考试，获大专学历，xx年完成中级会计师职称考试，取得会计师资格。 xx年完成注册会计师考试，xx年取得注册会计师资格。 xx年10月xx年9月，中胜会计师事务所，审计部项目经理。 xx年9月xx年6月，东营健宏石油技术服务有限公司，任财务负责人。 生产总监田*3田*，男，汉族，高级工程师，现年38岁。 1994年7月1月毕业于中国石油大学，采油工程专业毕业，大学学历。 1994年7月1996年5月，胜利油田孤东采油厂采油一矿，采油十三队，技术员。 1996年5月xx年7月，孤东采油厂团委书记。 xx年8月现在，孤东采油厂三次采油中心，任书记。 市场总监崔*崔*，男，汉族，工程师，现年34岁，1996年7月1日毕业于胜利石油学校，地质专业毕业，中专学历。 1996年7月现在，胜利油田纯梁采油厂作业大队，地质技术员。 财务总监冯*冯*，男，汉族，中国注册会计师，中国注册税务师，现年36岁，1996年7月毕业于哈尔滨工业大学，会计学专业，大专学历；1996年9月xx年6月，东营天信纺织有限公司，先后任会计，财务经理等职；xx年通过中国注册会计师、中国注册税务师考试；xx年6月xx年8月，东营晨光税务师事务所，任税务代理项目经理；xx年8月-xx年6月，东营中胜会计师事务所，任财务审计项目经理；xx年6月-xx年10月，中华联合保险公司东营中支公司，任财务经理；xx年10月至今，渤海保险公司东营中支公司，任财务经理。 技术总监肖*4肖*，男，汉族，高级工程师，现年41岁，1991年7月1日毕业于江汉石油学院，石油工程专业毕业，大学学历。 河口采油厂地质所，地质工程师，有近20年钻井及油井作业经历。 技术顾问聘请超声波技术研究所为公司技术顾问，并委托从事有关石油技术的研究开发等事项。 项目计划总投资额425万元，其中主要超声波油井作业系统包括超声波发生器和越野作业车等生产设备投资225万元，其他用于公司开办，项目运作和市场化推广费用。 项目所需资金通过向专业投资机构以借款形式筹集，公司成立后全部注入公司经营运作，公司经营成果首先用于偿还所筹资金本息，计划三至五年内完全能够偿还借款本息。 项目设立在山东东营，目标市场定位为胜利油田提供先进的超声波油井作业措施。 市场切入点为胜利油田北部四个采油厂，主要原因为北部油区为胜利油田的主要产油区，约占油田产量的三分之一；项目实施人员在北部油区有很好的人际关系，更容易开拓市场。 项目预计每年完成作业量200井次，年产值1200万元，年实现利润600万元，上交税金260万元，三年内可收回投资。 具有较好的社会效益和经济效益。 5本项目采用的是国内声波权威机构-超声波技术研究所最新研究并经实验验证具有可靠操作性的技术和设备大功率超声波油井作业车。 具体技术设备情况如下超声波技术在采油过程中的应用范围主要有超声波驱油、超声波防垢、超声波除垢、超声波防蜡、超声波降粘冷输等项内容。 可使油井增产、水井增注，提高原油采收率，延长油井设备的使用寿命，缩短停井时间，提高有效采油时率。 特别是在油田开发中晚期，声波采油用于 二、三次采油，提高最终采收率是很有前途的方法之一。 很多油田开始应用这项技术，并在超声波采油机理的研究方面取得了一些重要的成果。 在油、水井井筒周围，在开发生产过程中受到各种污染，从钻井到完井直至采油、注水。 各种增产措施不断实施，如射孔、酸化、压裂、检泵、防砂、事故处理时，使油、水井受到外来固相侵入、水敏性损害、酸敏损害、碱敏损害、微粒运移、结垢、细菌堵塞等损害，造成油气、水层的渗流空间的改变，有效渗透率降低。 比如，试油过程中由于污染造成孔隙喉道堵塞，而且在长期采油过程中，该区是一个压力及温度的拐点，因此，也成为许多矿物质及原油中某些组分的相交点，由溶解变为析出，往往产生一些沉淀结垢，使孔隙喉道变窄或堵塞；液体中携带的团相颗粒在喉道变窄的情况下更易形成堵塞，使产量下降。 超声波处理油层，是将大功率超声波换能器6下放到油层位置，在机械、空化、热、声流等功能作用下，使堵塞物疏松脱落，随液体排出油井。 超声波是机械波的一种，它具有波动的一般特性，即具有振动及传送能量的性质。 媒质内存在声场时，媒质颗粒可作机械振动。 超声波应用于采油领域，振动是关键因素，对油层能产生一定的物理作用。 超声波对流体和地层的作用主要有以下几种。 （一）机械振动作用超声波是弹性介质中机械振动的传播者。 在传播过程中，弹性粒子的振幅、速度发生显著变化，从而产生搅拌、松动、边界摩擦、分散、疲劳损坏、微裂隙、去气、声流成雾、解聚、冲击破碎及热作用等。 （1）机械振动可以破坏堵塞颗粒与储层岩石之间的凝聚力。 由于不同介质的声阻抗不同，所以，在超声波的机械作用下，不同声阻抗介质的声反射、振动速度的不同以及弹性介质的波动，都会破坏堵塞颗粒与岩石之间的凝聚力。 在超声波的破坏作用下，堵塞颗粒与储层岩石发生剥落，使“粘着”的颗粒脱离，起到解堵的作用。 流体都有粘滞性，并存在着不同的流体层。 在近壁处从速度为零的壁面到速度分布均匀的液体层，称之为附面层。 如果把岩石中的孔隙看做笔直的毛细管，从油藏物理学中的毛管渗透定律可知，附面层的存在对储层毛管孔隙的有效半径影响很大，随着附面层的形成，毛管流动孔径变小，渗流量降低，机械振动作用破坏附面层，产生松动作用。 超声波使介质作激烈的机械振动，在地层中传7播的作用距离相对较远，并随距离的增加能量逐渐衰减。 对近井地带可使孔隙或孔隙喉道内附着的较强的堵塞物疏松脱落。 对于地层深部可使附着力较弱的堵塞物脱落。 脱落的堵塞物随其后的排液排出地层，起到疏通泄油通道，提高产量的作用。 （2）机械振动使毛细管孔径发生变化，降低孔隙内表面张力，导致毛细管的胀缩。 在未受声波振动前，岩柱压力（外压）和油藏压力（内压）及岩层骨架所承受的压力（外压与内压的压差）处于平衡状态。 在超声波的作用下，平衡受到破坏，声压的变化导致毛细管内外压差的变化。 由于超声波的周期性作用，毛细管孔径随压差发生周期性的胀大和缩小。 毛细管胀大时，使得近井地带的原油进入孔隙，毛细管缩小时，孔隙体积变小，有利于把油挤入井内。 （3）机械振动产生的冲击压力使地层岩石产生微裂缝。 因为声波具有振动和传递能量的物理性质，当声波在井下作用于油层后，储油层及其中的流体会随声波一起振动。 由于油、水及岩石的密度不同，水声特性阻抗不同，所以各自产生的振动加速度也不同。 岩石表面对超声波产生反射，背向声源的发散波与面向声源的会聚波在岩石中形成一个压力稀疏区，两种不同方向的波产生相反方向的应力，致使两种相态物质界面产生相对移动。 振动达到一定强度，就会有撕裂的趋势，迫使原油与岩层的亲和力减弱，使原油脱离岩体。 当振动超过岩石的强度极限时，在岩面抗裂强度较小处，产生疲劳微裂缝，而不破坏整个岩层的结构，从而改变了泄油剖面，两种作用使原油顺利流入井筒。 8 （4）边界摩擦对流体产生局部加热作用。 边界摩擦的局部加热作用是超声波热效应的之一。 在流体与固体的分界面处，由于振动速度的巨大差异，使超声波的能量通过传热和粒滞的机构而大大地转换成热量。 边界摩擦化发生在局部，并且较激烈，往往会产生局部高温。 对于粘度较大的原油，吸收系数大，所造成的局部温升是十分可观的。 （5）降低原油粘度，提高渗流速度。 原油是一种含蜡质、胶质、沥青质等多种高分子化合物的流体。 在高频、高强度的超声波作用下，机械振动使大分子具有较大的加速度，形成分子间的相对运动。 由于分子的惯性，使得分子链断裂，大分子被粉碎，尤其在空化状态下，这种解聚作用更为明显。 对于原油中的高分子化合物，解聚作用使其充分地被粉碎，降低原油粘度。 当然，这需要在高声强和长时间的作用下才能发生。 振动产生的高温也可以降粘。 超声波在传播介质内部的吸收，不同介质的分界面处、边界处的摩擦作用和空化作用在气泡崩溃期间会释放出大量的热。 如果声场强度高，则井筒内有大量的能量转变为热能。 热作用的结果可以提高原油的温度，降低原油的粘度。 粘度越低，流体中分子之间的相互作用力就越小，流体流动阻力就越小，有利于提高原油在地层中的流动速度，有利于提高水驱效率和采收率。 前苏联通过室内试验观察到原油在声强为8100kwm2，频率为20Hz45MHz的声场中，粘度下降2030。 下降后的粘度是否回升恢复，取决于被处理原油的物性、声处理所使用的强度及时间。 当处理声强不能9使被处理原油达到空化状态或者仅能达到弱空化状态，则下降粘度只能保持五六个小时。 含蜡越高，含胶质、沥青质越多的原油经过声处理后，其粘度下降变化越大。 当声处理强度大于100kwm2时，被处理的原油可达到强烈空化状态，下降后的原油粘度不再逆转。 华北油田做了原油超声波处理降粘的室内试验。 给出了任丘原油加超声波处理与不加超声波处理的粘温曲线对比。 试验过程如下取509冻油样两份，一份用JC3型超声波处理机，加150W的声功率处理13分钟，超声迅速溶化了冻凝原油井升温至80。 然后自然冷却降温。 用NCG2型超声粘度计测量各温度测点下对应的粘度，并将各点连成曲线。 另一份冻样用热水溶化并使油液升温至80，也用同样的方法测出它的粘温曲线。 从粘温曲线上可以看出，经超声处理过的原油，各温度下的粘度下降了2530。 （二）空化作用超声波的空化是由流体中的正弦声波所产生的声波张力在流体中形成充气或充气空穴的过程。 也就是指在超声波作用下，液体中空泡成长和崩溃的过程，以及伴随发生的一系列声压变化现象。 声波在液体媒质中传播时，气泡发生响应，使原有的或新生的小气泡产生共振现象。 液体各部分时而受压，时而受拉。 在声波周期的扩张阶段，在声压足够大时，声场中的拉力使气泡膨大；在声波周期压缩阶段，使气泡缩小，突然剧烈爆破，大的气泡经过一次破灭后，分裂成新的小气泡，再重复此过程。 这种微小气泡（或空腔）迅10速形成和崩溃，会伴有激波产生，对周围产生声波作用。 理论研究表明，在空腔崩溃的局部空间，可以产生高压过105MPa和高温达104。 还可以引起一系列的次级作用，如发光、发声、电离、化学反应等。 空化作用在流体高压时受到抑制，但由于溶解气的存在和流体内颗粒污染却能促进空化现象的发生。 （1）空化作用引起声压变化，消除气阻。 几乎所有的液体在常温常压状态下都含有溶解气或气泡形成的气体。 原油在地层压力条件下溶解了更多的碳氢气体。 在交错复杂的油层孔隙中，这些气体以气核形式存在于孔隙中，由于液体中很难存在稳定的气泡，所以，这些气核一般附着在岩石表面上。 计算气核在毛细管孔道中所受毛管力可知，大量存在的气核对油体流动具有很大的阻碍作用，称为气阻。 当气核的本征频率与声频相近而发生共振时，气核发生强烈振动。 大量气核在声场中迅速结合，形成大的气泡，不断扩大的气泡迅速脱离毛细管孔道而达到疏通的目的。 同时，在空化作用下，气核在拉伸周期内膨胀而具有一定的速度，并靠着惯性达到最大半径再快速地缩小，直至崩溃，从而消除流阻。 由于油体压强较大，气核半径较小，消除气阻需要高强度、高频率的超声波。 （2）空化作用在气核崩溃时形成激波，大振幅振动在媒质中传播时形成的锯齿形技为周期性激波。 在波面处造成很大的压强梯度，因而能产生局部高强高压等一系列特殊效应。 空化崩溃（尤其在低频下）在理想情况下，液体中最大压强可达上万兆帕。 气泡内的气体由于泡热压缩，温度也可达数千度（），崩溃时产生的激波对周11围产生强烈的冲击力，大大地加强了超声波的机械作用。 在地层裂缝或固体表面发生重复空化爆发，这些爆发所引起的瞬时高压将粘附在地层表面的粒子炸掉。 由于交替的和横向的液体流动，粒子迅速地被从表面带走。 同时，在小空间的孔隙内，激波的产生能扩大岩石的孔隙半径，增强微裂隙作用。 崩溃间产生的局部高温是由声能转化而来的，对于提高油层温度，增加流动性具有很好的效果。 由于空化作用需在较强的声压下才能形成，故近井地带作用明显。 （3）空化作用可以减小原油的相对分子质量。 声波作用于原油，会使原油分子结构在剧烈的振荡作用下，周期性地排列组合。 空化作用可以使原油分子键断裂，使其相对分子质量减小，从而降低原油粘度，提高原油的流动性。 声波作用于油层，原油发生的强烈空化效应还会使局部瞬时形成高温高压，促进氧化一还原反应、高分子物质的聚合或解聚，使胶结的沥青质分子键断裂等化学效应，达到油层解堵的目的。 （4）空化作用可以产生一系列次级效应。 在声场中，液体中的气泡逐步生成、扩大，然后突然破灭。 在气泡急速崩溃过程中，气泡内出现高温高压，气泡附近的液体中也形成局部的强烈激波，产生一系列的次级效应，如化学效应、声致发光、分散作用和乳化作用等，它们都对地层产生相应的作用。 （三）热作用油体流动时的阻力主要由油体间的摩擦表现出的粘性引起的。 粘度越小，浓度越低，油体中分子碰撞机会越小，油体流动的阻力12越小。 因此，提高油气渗流速度的主要措施之一是提高油体温度，降低粘度。 超声波的热作用是一种综合效应，有吸收引起的整体加热、边界面处的局部加热和形成激波时的波前处的局部加热等。 主要表现在以下三个方面。 （1）超声波在传播介质内部的吸收，使得声能转化为热能。 （2）在不同介质的分界面处，边界摩擦使油体温度升高。 （3）空化作用在气泡崩溃瞬间释放出大量的热能，局部温度可达摄氏上千度。 频率越高，吸收效果越好，边界摩擦越激烈；强度越大，空化作用越强，热效应越显著。 因此，只有施加高频、高强度的超声波才能取得明显的效果。 （四）反向流动作用起声波传递方向具有与油层液体流动方向相反的特性。 室内研究结果证明了这样一个机理，即在井底油层中建立的声场，无论是强声场还是弱声场都可以对地层产生振动作用。 在振动作用下，原油的分子不断进行排列组合，大分子部分弱共价键及氢键破裂，使其通过多孔介质的能力大大提高。 地层中声波产生的振动也使石油沿着反射波的路线向井底的声源方向流动，向井孔聚集，使油井增产，形成声学中的蔡特金图。 室内试验发现，加上方向相反的声场后，渗流速度提高30。 这证明在井底油层部位放置的大功率声源促进了孔隙中的原油迎着声波辐射方向朝井底声源流动。 与渗流方向相反的井底辐射声波可以促进地层中原油的渗流和聚集。 如果将声波发生器下入井下，由于振动作用和空化作用，使媒质的细小颗13粒作机械振动，同时由于声波具有比电磁波更强的穿透性，因此，它很容易地进入电磁波无法穿透的地层和地层中的油和水。 不管是脉动的冲击波还是连续的振动波，都会明显地改变流体的物性和流态，当声波作用于饱和的油水层时，流体在近井的孔隙结构中作周期性的相对运动。 这样运动愈靠近井内孔眼声源愈强烈，导致流体加速向声源流动。 另外，由于强烈的振动，使地层中的一部分固体颗粒发生分化作用，从而使地层缝隙扩大，破坏了微粒的桥堵作用，疏通了堵塞渠道，使地层渗透率提高，减少了流动阻力。 （五）声流作用声流是强声场在液体中传播时，由于媒质吸收了波的能量和动量，流体产生非周期性流动形成的。 声流通常具有涡旋性质。 由物体振动所引起的流体运动，在物体周围某一层内是有旋的，而经过一个较大的距离就迅速变为势流。 用式计算有旋流穿透声附面层厚度。 石油大学孙远仁等人在微观试验中，发现了超声波声流作用的存在。 试验发现在微观仿真模型中央部分大孔隙中的油已成为水驱残余油，然而在超声彼的声流作用下，这部分油能够被驱走。 超声波的声流作用使油层流体产生强烈流动，不断地冲洗出油孔道，达到疏通孔隙，提高渗透率的目的。 同时，由于声波的涡旋性，能使含油死区的油流出。 声流现象可以看出，在水驱结束时，大孔隙的中心部位是连续的水流，称为流核。 在与孔壁接触的地方滞留了一部分油，形成停滞区。 这部分油就是残余油。 在超声波的作用14下，在大孔隙中出现方向相反的涡流，它们在声场的主轴方向上产生一个合力，导致流体沿声波传播方向流动，结果使停滞区的死油流出，减少了停滞区的面积，提高了驱油效率。 声流的主要特点是由于声波与流体内的物质非均质性，诸如平滑界面和固体颗粒等的相互作用而产生稳定的旋转流。 由声流引起的流体激荡不如由其引起的空化作用来的强烈，但是声流对于清除表面上的粘附颗粒却非常有效。 声流可以在较低的声强下和较之空化作用所需的更宽范围内的频率下产生。 （六）提高地层渗透率流体流经孔道时，由于其粘滞性，会在孔道中形成附面层。 附面层的存在对储展毛管孔隙的有效半径影响很大。 随着附面层的形成，毛管流动半径变小，渗流量降低。 若油层流体内含有的细小团体物质吸附在附面层上，就可造成油层的堵塞。 由于超声波具有极强的穿透能力，可以穿透附面层，并引起油层的固体介质和液体介质的非同相振动，从而破坏、剥落附面层，使附面层的颗粒脱落，从而提高渗透率。 由于超声波的作用，物质要发生一系列的物理、化学变化，从而使物质某些性质发生变化。 例如，强烈的振动使地层中一部分固体发生分散作用，从而使地层缝隙扩大，破坏微粒的桥堵，疏通了堵塞渠道，使渗透率提高。 在声波作用下测量岩心渗透率的变化，发现声波作用开始以后，经过几秒钟岩心的渗透率便提高了。 提高的幅度取决于岩石的初始渗透率。 初始渗透率越低的岩石，经声波处理后提高的幅度越大，最高的可以提高数十倍。 用15脉冲波处理的效果比用连续波处理的效果大几倍。 1970年，美国西弗吉尼亚大学的弗伯克教授和汪爱诚博士做了超声加速原油通过含油砂岩的试验。 试验结果是，在常压下，采用工作频率为20kHz，声功率为70W的超声辐射，可使原油通过砂岩的流速增加29倍，当给系统加压到55104Pa时，超声可使流速增加2倍。 前苏联在频率为57kHz，声强为0812kwm2的声场作用下分别测定了自来水、表面活性剂、煤油与车用润滑油的渗透率。 试验结果是当流体的渗透方向与声波辐射的方向相同时，三种流体的渗流速度在声场下分别提高了25，50，80；当方向相反时，声波使混合油通过砂岩的渗流速度提高了30。 声波可以以很高的速度在油水和地层中传播。 声波在水中的传播速度是14001500ms，在原油中的传播速度是13001400ms。 例如，中国科学院声学所测定的任丘油田原油，在50油温下的声速是1360ms。 因为超声波在含油气地层中的传播速度极快，所以当大功率的油井声波辐射器下入枯竭井、低渗透低产井、停喷井中，对井底油层进行声波辐射诱喷处理，一般作用几个小时后，油井便恢复自喷出油，低产井产量大幅度上升。 这与常用的三次采油方法相比，处理后的见效速度快得多。 （一）设备及施工原理1主要仪器、设备16超声波处理油层系统由地面设备和井下仪器两部分组成，包括地面声波一超声波发生器、传输电缆和井下大功率电声转换装置等三大部分。 2施工原理施工时，将井下换能器用普通射孔电缆送至油层部位，由相应的电源供应电能，地面超声波发生器产生脉冲波、超声波和电功率振荡信号，经电缆传输给大功率发射型换能器。 换能器将电功率振荡信号转换成机械振动能声波，经流体介质（油水混合物）耦合进入油层，达到解除污染、堵塞，改善近井地带地层渗透性的目的。 （二）主要工艺流程1选井、选层 （1）油层生产过程中的堵塞层。 在采油井中，一般处理中、高孔渗地层。 这些地层初期有一定的产能，但随着开采时间的延长，产量下降较快，对这些井进行处理，效果较好。 在注水井中，一般处理没有吸水能力或吸水能力下降的井。 （2）有严重污染的油气水层的油、水井，即因结垢、结蜡造成堵塞的油井或其他作业（包括压裂、酸化、化学防砂、化学清蜡等）过程中发生污染的油、水井。 （3）对水、酸有敏感性的油层。 （4）距水线较近或因固井质量差、易窜槽等原因长期不能实施压裂增产措施的井，或其他不适用常规水力压裂的地层。 17 （5）多层合采，需选层处理，分层处理难度大，其他措施无法一次性处理的油、水井。 （6）套管变形，通径大于90mm，套管外漏无法进行常规措施的井。 （7）采用常规工艺开采的低产、沥青质含量较高的稠油井。 2超声波处理油层施工程序超声波处理油层的工艺比较简单。 （1）准备测定措施前油井的液面等动、静态资料。 起出井下生产管柱。 通井。 用直径140mm通井规通至射孔井段以下，同时验证套管的损坏情况及通过能力，根据具体情况确定施工方案。 清砂。 若砂面掩盖射孔井段，则彻底清除至人工井底。 （2）声波处理按仪器操作规程检查内外线路，如电压合乎要求，则按顺序开机。 开动绞车，用电缆将换能器下到预定位置。 按预先设计的处理层段，以及根据各层段处理点确定的换能器下井深度及各处理点处理时间进行作业。 处理完后从井内取出换能器，静置沉淀48小时。 按开发方案要求下入完井生产管柱。 18开井生产，录取油井生产动、静态资料，与措施前对比，判明声波处理油层技术的施工效果。 3施工注意事项 （1）气油比过高的油层不适宜进行超声波处理。 （2）井上要有相应的电源。 （3）处理层段充满液体。 （三）对超声波处理油层技术的认识大庆、华北等油田开展超声波采油技术的试验研究和现场应用，取得了重要成果。 同时，对超声波采油技术有了更深入的认识。 （1）对于由泥浆浸泡、压井、结蜡及其他原因造成的近井地带地层污染堵塞的井，采用超声波技术解堵效果好；对于油层物性好，油层厚度大，出油能力差及动静态资料不符的井，适当延长超声波处理时间，可获得更好的处理效果；注水井经超声波处理后，必须对注入水水质加以控制，否则会影响到超声波处理的有效期。 （2）对于低渗油田，超声波处理油井的效果与油层自身条件密切相关。 油层渗透性越低，原油粘度越大，超声波在油层内的衰减越快。 与高渗透层相比，在相同施工技术参数下，超声波处理的效果越差，反之则超声波处理油井的效果较好。 因此，对于不同油层条件的井，应该采取不同的参数。 对于在开发过程中，污染半径较大的特低渗透油层，利用超声波解堵的适应性和应用方法，有待于进一步研究和完善。 19 （3）利用超声被处理注入水，改善水质，提高注水井吸水量，防止油层次生堵塞，是可行的。 并且超声波增注系统控制范围大，增注效果维持时间长，工艺简单，管理方便。 （4）油田试验研究证明，超声波对进行防砂、堵水后油产量大幅度下降的井效果显著。 对压裂过的地层，压裂有效期过后进行处理仍然有效。 对井深大于2500m或胶结致密，渗透性极差的地层效果较差。 原因是井越深，地层成岩演化越深，地层胶结致密，破裂压力大，进一步改善渗透率的潜力小，另外，地层深度增加，电声效率降低。 （5）利用超声波波清、防垢效果显著。 污水介质经超声波处理后，对其内在性质及成垢特性产生明显影响。 垢层疏松。 通过电镜观察发现，介质未经超声波处理，其析出垢物结构致密，经超声波处理后，其析出垢物结构疏松，且内部有大量空洞，与器壁亲和力减弱。 界面张力下降。 经原中国石油天然气总公司油田油气评价中心通过四点取样测试，经超声波处理后，介质的界面张力显著下降。 悬浮垢粒变小，数量增多。 经超声波作用后，水中垢粒较超声波作用前多，而且粒度变小。 故超声波作用大大加快了垢物在水中的析出并使之悬浮于水中，起到防止器壁板结垢物的作用。 经超声波处理后，结垢特性恢复原态的平均时间为96120小时（用FGI500型超声仪）。 20超声波防垢的综合指标优于常规化学防垢，且有防腐作用。 （6）超声波处理油层技术与压裂、酸化、挤液、蒸汽吞吐等常规增产工艺相比有四个不同点。 压裂、酸化、挤液是将污染物挤压进地层深部，易形成二次污染，而超声波处理可将污染物排出地层。 压裂、酸化、挤液等工艺分层处理比较困难，往往造成孔隙度高的地层被处理开，而孔隙度低的地层收不到效果，使地层的动用程度受到影响，而且有时将高含水层压开，造成水淹油层，而超声波处理油层有灵活的分层能力，深度误差只有10cm，可准确地选定处理层位。 压裂、酸化、挤液等工艺对固井质量不好，套管变形、破损的井施工困难，甚至无法施工，而超声波技术只要换能器能下到目标油层即可正常处理。 压裂、酸化、挤液等工艺动用设备多，施工人员多，工艺复杂，费用高，而超声波技术只需一台绞车、四五人即可，工艺简单，费用低。 此外，超声波处理油层技术还有施工周期短、安全、无地面污染、占用施工场地小等优点，为油田增产、增注提供了一个先进的、简单可行的新方法。 应当说明，超声波处理油层增产技术虽然有其他增产措施无法相比的优点，但这种方法不能取代其他方法。 比如常规压裂可以造较长距离的缝，但任何振动的方法都办不到，所以，一定要根据油层的具体情况，合理地选择使用。 21项目所用大功率超声波设备主要由地面超声波大功率发生电源、特种传输电缆和大功率压电发射型换能器三大部分组成，是跟踪国际先进技术，结合我国油田生产的现状，研制出来的一种新型采油设备。 经大庆、玉门、华北等油田的现场试验证明利用超声波增油技术，增产可达10%200%，作业有效成功率在80%以上。 该技术可以加深酸化，用于油井解堵或油层受到机械杂质污染而渗透率急剧下降的低产能井的激励和处理。 对无法进行压裂作业的油井，能起到补充压裂之作用。 还可以广泛应用在管道防蜡、防垢、原油降粘、乳化以及稠粘油井采井等领域。 系统主要由SFJ6系列大功率超声波激励电源、WC2000特种传输电缆和YCHIII型换能器三大部分组成。 大功率超声波激励电源采用了近年国际先进工业国家的元器件，电路设计为脉冲功率转换多单元一次合成技术，结构简化性能可靠，具有频率、脉宽和功率协调功能。 WC2000特种传输电缆满足了频率和功率传输以及耐温、耐压和承重的使用要求。 YCHIII型换能器具有很高的电声转换效率，采用了最先进的压力平衡机构。 从而使换能器可在各种井深条件下发射出最大功率的超声波。 系统进行了精细阻抗匹配，使功率损耗减小到最低限度。 工作原理由SFJ6系列大功率超声波激励电源产生频率为18kHZ30kHZ，功率为050kW的脉冲调制正弦波功信号，通过WC2000电缆送至井下YCHIII型换能器。 换能器将电功率信号转22换成机械振动能量，经油管中液态介质耦合，辐射到油层中去。 由于超声波强大的辐射作用，可以疏通储油地层中泄油孔道，提高油层渗透率，改变含油层的介质物性和流态，达到增产原油和降低含水目的。 380V图1仪器系统电路原理框图图2超声波处理地层系统示意图 1、SFJ6系列超声波激励电源 2、电缆绞车 3、WC2000电缆 4、井口滑轮 5、YC换能器 6、作业井架 7、储油层功放1调压合成器匹配网络电缆换能器功放整流信号源计算机23电源输入380V10%；输出功率最大峰值功率50kW；占空比1:21:9，仪器内联调设定；脉冲调制频率1HZ49HZ可调；脉冲调制宽度0.27ms500ms，仪器内设定联调；工作频率根据换能器谐振频率从18kHz30kHz，连续可调；输出阻抗4565；直流工作电压0350V；工作环境温度2040，温度80%；整机可连续工作，时间不限；散热方式风冷；机箱几何尺寸长宽高63513001270mm；机箱毛重300公斤；单芯式结构，双层钢丝铠装外层；内芯铜导体接高电位，外层钢丝接低电位；外径17mm；重约2000kg（包括电缆盘）工作温度100；下井深度1700m；配专用密封插头，可与换能器的插座锁紧连接；最大外径72mm；长度1610mm；24井下工作深度15003500m工作频率25kHz5kHz；发射声强20kw/m2；承受最大压强40Mpa；重量约25kg；下接头结构可安装配重量器。 最早的现场实验分别在大庆、玉门油田进行。 在大庆实验五口井，四口井见到效果，其中一口井在12小时后开始自喷，效果十分明显（见表1）。 表1大庆油田声波驱油实验结果井号油层/井深（m）工作频率/地面功率（kHz）（kW）工作时间（小时）增油效果喇3-3512单层/1046.425/约122412小时出现诱喷现像，地层测试增加液量3.5管柱增液由6米，上升到9.5米，累计有效1个多月增液由5米，上升到8米，累计有效1个半月。 南6-3-丙635层/11401182.12224/1620南6-4-丙547层/1138.81204.42225/1526专1045层/1238.241243.042223/1720地层测试，液量增加2个管柱从89年12月开始现场实验到93年6月底统计玉门油田作业124口井（见表2），成功率98%，有效率87%。 累计增产原油5950吨，平均单井增产61.3吨。 有效期最短23天，最长870天，平均为215天。 平均单井增产量接近于玉门油田的水力压裂（声波处理45吨/井，水力压裂52.5吨/井）。 25表2玉门油田声波驱油实验结果施工单位石油沟油田白杨河油田老君庙油田合计施工井数（口）97207124成功率（%）9710010098有效率（%）859510087累计增产油（t）42361xx145950累计增产液（t）12647153155114729平均单井增产油（t）55.770.5128.561.3平均单井有效期（天）217191230215表3给出了其中石油沟矿N63等8口井在实验前后产能状况对比。 平均产液量提高35%，产油量提高63%，含水量下降21.8%。 表3部分井在超声波处理前后产能状况对比产能对比处理前产油(t/月)处理后产油(t/月)指标井号施工日期(年月)产液(t/月)含水(t/月)产液(t/月)含水(t/月)增产油(t)增产幅度(%)N6390.362.118.964.665.130.345.915160.384690.426440.082.427059.774.326449.325690.717248.966.917190.338.634984.788990.846156250.730.72967104.7东890.10411071.638.311.764.52817.079491.61073957.611060.735.820755.64391.11202971.912132.568.73112.1东4291.1801082.69727.766.82xx7合计892.1210.872.5923.1343.656.71317/表4给出了其中一口单井（石油沟138井）经超声波处理36小时后，采用压力恢复曲线测试的原油流动能力、渗透性能等参数。 结果表明原油的流度比提高43.6%，有效渗透率提高43.3%。 表4138井在超声波处理前后的地层参数对比26序号参数处理前处理后变化值1流动系数（10-3m/mPas）32.6646.81+14.152流度比（10-3/mPas）1.792.57+0.783地层系数（10-3m）473.57678.75+205.184有效渗透率（10-3）26.0237.29+11.27超声波采油技术作为一种物理方法，具有许多独特的优点，应用前景将是十分广阔的。 目前我国很多油田已进入中晚期开发，而且新探明的储量中稠油、低渗透油田比例增大。 在这种形势下发展物理驱油方法，更显得重要。 超声波采油具有明显的经济效益，根据我们现场试验资料测算，其投入产生比可达14.35，其中投入包括研制费用。 与其它处理油层方法相比，有明显的优点 (1)作业费用低，增产效果明显。 处理1口井费用约为压裂的1/10，增产效果接近压裂。 (2)适用范围广，选井容易，对产能高低的井均有效，对井筒无特别要求和损害。 (3)作业无污染，无反排介质。 (4)工艺简单，施工周期短。 (5)可控程度高，施工安全可靠。 (6)劳动强度低，施工效率高。 27 (7)可针对性地对油层剖面任何部位实施处理，无沟通油层或水层裂缝之忧。 根据现场试验中的资料及结果分析，超声波技术特别适合于以下油井的处理 (1)油层粘土含量高或近井地带有明显的污染和堵塞，导致产能明显递减的油水井。 (2)套管轻度损坏通径90mm或套管严重损坏通径110mm，不能下封隔器进行分层选层处理的井。 (3)油层有一定的潜力，进行过其它措施而效果不明显的井。 (4)距水线较近而长期不能进行压裂增产的井。 胜利油田位于山东省东营市，工作油区分布在东营、滨州、德州等8个市的28个县（区）和的准噶尔、吐哈、塔城，青海柴达木、甘肃敦煌等盆地。 是我国第二大油田，胜利油田主体部位在黄河入海口两侧，目前主要工作范围达4.4万平方公里，现探明油气田77个，其中天然气气田2个；累计探明含油面积2918.75平方千米，石油地质储量49.5亿吨，探明石油可采储量12.8亿吨。 xx年胜利油区生产原油2744.3万吨，按开发方式分为常规开采、稠油热采和三次采油化学驱三种方式。 28年产油2159万吨，占油区产量的78.7%；稠油热采年产油425万吨，占油区产量的15.5%；化学驱年产油160.3万吨，占油区产量的5.8%。 xx年12月，油井总数24039口，开井19773口，油井利用率82.2%。 注水井总数7651口，开井6421口，水井利用率83.9%。 实施增产、增注措施，全年实施油井措施4861井次，措施有效率78.6%，年增油238.0万吨。 全年实施水井增注措施712井次，措施有效率72.6%，增加日注水量31832立方米，年累增注水量681.9万立方米。 实施井下作业量，xx年完成井下作业工作量28382井次，其中新井投产投注作业工作量2243井次，油井措施作业工作量9855井次，油井维护作业工作量12484井次，水井措施作业工作量1728井次，水井维护作业工作量1988井次。 总作业总频次1.05，油井维护频次0.66。 项目计划从胜利油田北部油区四个陆地四个采油厂发展业务,并逐步渗透扩展到整个胜利油区。 主要原因在于，项目实施人员大多出身于北部油区，在北部油区有着比较深厚的人际关系，相对容易开展业务。 另外，超声波油井作业曾在胜利油田河口采油厂开展了小范围的作业试验，实验效果比较理想，得到采油厂和上层领导的关注和支持，在此环境下引进超声波采油设备具备非常好的介入时机。 同时我们已与孤岛、孤东、桩西和河口等北部油区进行过广泛接触，达成了一定的作业施工意向。 29胜利油田北部油区包括孤岛、孤东、桩西、河口和海洋五个采油厂，是胜利油田的重要产油区，约占胜利油田整体产量的三分之一。 北部油区特点地质原油储量高，年产原油量高，地势平坦空旷，油区密集度高，地面设施完善，水、电、路、讯等基础设施齐全。 在此开展业务比较容易扩大影响力，提升公司知名度，并有利于节约施工成本。 整个北部油区现有油井8000余口，水井3000口，并且油井开发比较早，经过早期的原油盛产期，进入措施采油期。 安上述xx年作业频次1.05计算即是11150井次，实施油水井措施作业占40.8%，应为4550井次。 所谓措施作